EP2110954A2 - Sendeschaltung, Verfahren zum Senden und Verwendung - Google Patents

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EP2110954A2
EP2110954A2 EP09004816A EP09004816A EP2110954A2 EP 2110954 A2 EP2110954 A2 EP 2110954A2 EP 09004816 A EP09004816 A EP 09004816A EP 09004816 A EP09004816 A EP 09004816A EP 2110954 A2 EP2110954 A2 EP 2110954A2
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EP
European Patent Office
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power amplifier
gain
counter
register
output
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EP09004816A
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EP2110954B1 (de
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Tilo Dipl.-Ing. Ferchland
Sascha Dipl.-Ing. Beyer
Wolfram Dr.-Ing. Kluge
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Microchip Technology Munich GmbH
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Atmel Automotive GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a transmission circuit of a radio network, a method of transmitting a signal, and a use.
  • Radio network transmission circuits enable the transmission of data via an antenna of a node of the radio network. To set the transmission range, the transmission power of the node is adjustable. Examples of radio networks are described, for example, in the industry standards IEEE 802.11, IEEE 802.15.1 or IEEE 802.15.4.
  • the invention has for its object to provide a possible improved method for transmitting.
  • a method of transmitting in a radio network is provided.
  • a power amplifier is connectable to an antenna.
  • the power amplifier is controlled with a count associated with a minimum gain of the power amplifier.
  • a count value can be applied as bit value to an x-bit-wide control input.
  • the gain is incremented by counting until the count corresponds to a register value stored in a register.
  • a clock signal is applied to a binary counter.
  • To increase the gain of the power amplifier either count up or count down according to the design of the counter and the power amplifier configuration.
  • the transmission signal is generated, for example, by a specific modulation as a function of the data.
  • the gain is gradually reduced by counting until the count associated with the smallest gain of the power amplifier is reached.
  • To reduce the gain of the power amplifier is counted down or counted up according to the configuration of the counter and the structure of the power amplifier. For example, counting down is done when the smallest gain is assigned the count 0000, for example. For example, it counts up if the smallest gain, for example, the count 1111 is assigned.
  • the invention is further based on the object to improve a transmission circuit as possible.
  • the transmission circuit has a power amplifier which can be connected to an antenna.
  • the transmission circuit for the connection a power output.
  • the transmission circuit has a counter whose output is connected to a control input of the power amplifier for outputting a count value for controlling the gain of the power amplifier.
  • the output of the counter and the control input of the power amplifier preferably have a corresponding bit width of, for example, four bits.
  • the power amplifier has a signal input and is designed to amplify a signal applied to the signal input to be amplified in response to a control signal at the control input.
  • the transmission circuit has a register for storing a register value.
  • the register has at least one bit width that is greater than or equal to the bit width of the output of the counter.
  • the transmitting circuit has a comparator whose inputs are connected to the output of the counter and the register for comparing the register value with the count value.
  • the transmission circuit has a control circuit whose input is connected to the comparator and whose output is connected to the counter for controlling a counting operation in dependence on the comparison result of the comparator.
  • the transmission circuit is designed and configured to carry out the method explained above.
  • the invention is further based on the object of specifying a use.
  • the counter, register and comparator are used to step up a gain of a power amplifier of a radio network before sending data from a minimum gain by counting by the counter until a count of the counter reaches a register value stored in the register and to stepwise decrease the Amplification of the power amplifier after sending the data by counting by means of the counter until a count of the smallest gain of the power amplifier is reached.
  • the transmission circuit is preferably designed and set up for carrying out the method steps.
  • a signal input of the power amplifier is connected to an output of a driver.
  • attenuation is continuously reduced to connect the signal input of the power amplifier to the output of the driver.
  • the transmission circuit has a controllable attenuator, which is designed for connection, in particular for continuous damping.
  • a signal input of the power amplifier is connected via a controllable attenuator to an output of a driver.
  • the attenuator has a controllable resistance.
  • the attenuator has a field effect transistor.
  • the attenuator is designed to continuously change an attenuation and connected to control the attenuation with the control circuit.
  • control circuit is set up to control a counting direction and connected to the counter for controlling the counting direction.
  • the register is designed and connected in such a way that the register value can be programmed.
  • the transmission circuit has a connection to the register, advantageously an interface.
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of a transmission circuit of a node of a radio network.
  • the transmission circuit comprises a power amplifier (PA - engl P ower A mplifier.) 100, its power output 105 is connected to an output 10 of the transmission circuit.
  • PA - engl P ower A mplifier. power amplifier
  • its power output 105 is connected to an output 10 of the transmission circuit.
  • an antenna 1 At the output 10 of the transmission circuit, which may be formed, for example, as a pad, an antenna 1 can be connected. In this case, the antenna 1 is not necessarily part of the transmission circuit.
  • the power amplifier 100 is designed to amplify the signal to be transmitted. To set the gain, the power amplifier has a plurality of controllable sub-amplifiers 110, 120, 130, 140 with associated control lines 101, 102, 103 and 104, respectively.
  • the controllable sub-amplifiers 110, 120, 130, 140 are designed, for example, for a linear step-shaped gain setting. Alternatively, a non-linear, for example, logarithmic gain adjustment can be provided.
  • the power amplifier 100 also has a further control input 107 for switching on or switching off the amplification of the power amplifier 100.
  • a signal input 106 of the power amplifier 100 is connected via a controllable attenuator 700 to the output 602 of a switchable driver (BUF) 600.
  • the input of the driver 600 is connected to a modulator 800, which in the embodiment of the Fig. 1 is designed as a PLL (English: P ise L ocked L oop).
  • PLL Korean: P ise L ocked L oop
  • data D are modulated by the modulator 800 and arrive as a modulated signal to be transmitted via the driver 600 and via the attenuation element 700 set to the lowest attenuation to the input 106 of the power amplifier 100. are amplified in the power amplifier 100 and output to the antenna 1.
  • the transmission circuit of the embodiment of Fig. 1 has a counter (CT) 200 whose output lines 211, 212, 213, 214 are connected to the control lines 101, 102, 103 and 104 of the power amplifier 100, respectively.
  • a clock signal clk is applied to a clock input of the counter 200.
  • the output lines 211, 212, 213, 214 are connected to input lines 311, 312, 313, 314 of a comparator (CP) 300.
  • Further input lines 321, 322, 323, 324 of the comparator 300 are connected to output lines 411, 412, 413, 414 of a register (REG) 400.
  • the comparator 300 is designed to compare a count value n of the counter 300 with a register value reg of the register 400.
  • the count value n has a bit width of four bits n1, n2, n3 and n4.
  • the register has a bit width of four bits reg1, reg2, reg3 and reg4.
  • the comparison result is output at the output 301 of the comparator 300 and reaches an input 501 of a control circuit 500 connected to the output 301.
  • the outputs 502, 503 and 504 of the control circuit 500 are connected to the counter 200 for controlling the counter 200.
  • the control circuit 500 may issue a reset signal r to reset the counter 200.
  • the control circuit 500 may output an enable signal to start or stop a counter operation of the counter 200.
  • the control circuit 500 may output an up-down ud to set a counting direction of the counter 200.
  • the control circuit 500 has the output 505 for turning on and off the gain of the power amplifier 100 by means of the control signal S PA , which is connected to a control input 107 of the power amplifier 100.
  • control circuit 500 has the output 506 for outputting the control voltage Us, which is connected to a control input (gate) of the damping element 700 designed as an NMOS field-effect transistor for setting the attenuation. Furthermore, the control circuit 500 has the output 507 for turning on and off the driver 600 by means of the control signal S BUF , which is connected to a control input of the driver 600.
  • the transmission circuit has in the embodiment of Fig. 1 one or more interfaces to a computing unit, such as a microcontroller core 900 on.
  • the transmission circuit can be programmed via the interface / input 401 of the register 400 in that the register value reg can be written to the register 400 via the interface 401.
  • a required gain can first be determined by measuring a field strength received in a receiving node. Subsequently, a register value reg corresponding to the required gain is stored in the register 400.
  • FIG Fig. 2 An embodiment variant of a power amplifier 100 is shown as a schematic circuit diagram in FIG Fig. 2 shown. All of the gain serving transistors 109, 111, 121, 122, 131, 132, 133, 134, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147 and 148 are connected to the signal input 106 and the power output 105 of the power amplifier 100. The lowest gain is determined by the transistor 109.
  • the sub-amplifier 110 is associated with the transistor 111, whose source is connected via the control transistor 119 to ground GND.
  • the sub-amplifier 120 has two transistors 121 and 122 for amplification, whose respective source can be connected via the control transistor 129 to ground GND.
  • the sub-amplifier 130 has four transistors 131 to 134 for amplification, whose respective source can be connected via the control transistor 139 to ground GND.
  • the sub-amplifier 140 has eight transistors 141 and 148 for amplification, their respective source via the Control transistor 149 to ground GND is connectable.
  • the respective contributing to the gain transistors 109 to 148 are connected in parallel to each other and act on the same load 150.
  • the load 150 is preferably designed as an inductance. Alternatively, the load 150 may be formed as a passive or active resistor or as a power source. By the number of transistors per sub-amplifier, a binary weighting is achieved.
  • the control inputs of the control transistors 119 to 149 are connected to the control lines 101 to 104, respectively.
  • the power output 105 is connected via the load 150 to a positive supply voltage terminal V +.
  • the signal input 106 may be shorted to ground GND by the control transistor 160 to turn off the gain of the power amplifier 100.
  • Fig. 3 shows a diagram for schematically illustrating a procedure for sending in a radio network.
  • data D for transmission is present in a first method step.
  • the power amplifier 100 in the state “on” (PA E ) and also the driver 600 in the state “on” (BUF E ) is added.
  • the power amplifier (PA) 100 is connected to the driver (BUF) 600 by continuously reducing the attenuation by the attenuator 700.
  • the unmodulated carrier f LO (without data D) is applied during the continuous reduction.
  • the carrier signal appears at the output 10 with a low power.
  • n ⁇ 4 0 0 ⁇ 0
  • the control circuit 500 can reset the counter 200 by means of the reset signal r.
  • the count value n is compared with a register value reg in the register 400 by the comparator 300. If the count value n does not correspond to the register value reg, the count value n is increased again by one in the third step. If the count value n corresponds to the register value reg, a transfer (TX) of data D, which is transmitted by means of a transmission signal amplified by the power amplifier 100, takes place in the fifth step.
  • TX transfer
  • the count n is decremented by one in the sixth step (n-1).
  • the signal connection between power amplifier (PA) 100 and driver (BUF) 600 is interrupted after continuously increasing the attenuation by the attenuator 700.
  • the power amplifier 100 and the driver 600 are set in the "off" state (PA A , BUF A ).
  • the signal input 106 is short-circuited by opening the transistor 160 to ground GND. If further data D are to be sent, the method can be continued in step 1.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment variants of the figures.
  • the functionality of the transmission cable according to Embodiment of Fig. 1 and the flowchart according to the embodiment of Fig. 3 is particularly advantageously used for a radio network of the industry standard IEEE 802.15.4.

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Abstract

Verfahren zum Senden, Verwendung eines Leistungsverstärkers und Sendeschaltung eines Funknetzes - mit einem Leistungsverstärker (100), der mit einer Antenne (1) verbindbar ist, - mit einem Zähler (200), dessen Ausgang (211, 212, 213, 214) mit einem Steuereingang (101, 102, 103, 104) des Leistungsverstärkers (100) zur Ausgabe eines Zählwerts (n) zur Steuerung der Verstärkung des Leistungsverstärkers (100) verbunden ist, - mit einem Register (400) zur Speicherung eines Registerwerts (reg), - mit einem Vergleicher (300), dessen Eingänge (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) mit dem Ausgang (211, 212, 213, 214) des Zählers (200) und dem Register (400) zum Vergleich des Registerwerts (reg) mit dem Zählwert (n) verbunden sind, - mit einem Kontrollschaltkreis (500), dessen Eingang (501) mit dem Vergleicher (300) und dessen Ausgang (502, 503, 504) mit dem Zähler (200) zur Steuerung eines Zählvorgangs in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis des Vergleichers (300) verbunden sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendeschaltung eines Funknetzes, ein Verfahren zum Senden eines Signals und eine Verwendung.
  • Sendeschaltungen von Funknetzen ermöglichen das Senden von Daten über eine Antenne eines Knotens des Funknetzes. Zur Einstellung der Sendereichweite ist die Sendeleistung des Knotens einstellbar. Beispiele für Funknetze sind beispielsweise in den Industrie-Standards IEEE 802.11, IEEE 802.15.1 oder IEEE 802.15.4 beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst verbessertes Verfahren zum Senden anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
  • Demzufolge ist ein Verfahren zum Senden in einem Funknetz vorgesehen. Ein Leistungsverstärker ist dabei mit einer Antenne verbindbar. In dem Verfahren wird der Leistungsverstärker mit einem einer kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers zugeordnetem Zählwert gesteuert. Hierzu kann beispielsweise ein Zählwert als Bitwert an einen x-Bit-breiten Steuereingang angelegt werden.
  • Danach wird die Verstärkung schrittweise durch Zählen solange erhöht bis der Zählwert einem in einem Register gespeicherten Registerwert entspricht.
    Hierzu wird beispielsweise ein Taktsignal an einen binären Zähler angelegt.
    Zur Erhöhung der Verstärkung des Leistungsverstärkers wird entsprechend der Ausbildung des Zählers und des Aufbaus des Leistungsverstärkers entweder heraufgezählt oder heruntergezählt.
  • Nachdem der Zählwert dem Registerwert entspricht, werden Daten durch ein mittels des Leistungsverstärkers verstärktes Sendesignal übertragen. Das Sendesignal wird hierzu beispielsweise durch eine bestimmte Modulation in Abhängigkeit von den Daten erzeugt.
  • Nach dem Übertragen der Daten wird die Verstärkung schrittweise durch Zählen solange verringert bis der der kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers zugeordnete Zählwert erreicht wird. Zur Verringerung der Verstärkung des Leistungsverstärkers wird entsprechend der Ausbildung des Zählers und des Aufbaus des Leistungsverstärkers heruntergezählt beziehungsweise heraufgezählt. Heruntergezählt wird beispielsweise, wenn der kleinsten Verstärkung beispielsweise der Zählwert 0000 zugeordnet ist. Heraufgezählt wird beispielsweise, wenn der kleinsten Verstärkung beispielsweise der Zählwert 1111 zugeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Sendeschaltung möglichst zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Sendeschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
  • Demzufolge ist eine Sendeschaltung eines Funknetzes vorgesehen. Die Sendeschaltung weist einen Leistungsverstärker auf, der mit einer Antenne verbindbar ist. Vorzugsweise weist die Sendeschaltung für die Verbindung einen Leistungsausgang auf. Zudem weist die Sendeschaltung einem Zähler auf, dessen Ausgang mit einem Steuereingang des Leistungsverstärkers zur Ausgabe eines Zählwerts zur Steuerung der Verstärkung des Leistungsverstärkers verbunden ist. Der Ausgang des Zählers und der Steuereingang des Leistungsverstärkers weisen hierzu vorzugsweise eine korrespondierende Bitbreite von beispielsweise vier Bit auf. Der Leistungsverstärker weist einen Signaleingang auf und ist zur Verstärkung eines am Signaleingang anliegenden zu verstärkenden Signals in Abhängigkeit von einem Steuersignal am Steuereingang ausgebildet.
  • Die Sendeschaltung weist ein Register zur Speicherung eines Registerwerts auf. Vorzugsweise weist das Register zumindest eine Bitbreite auf, die größer oder gleich der Bitbreite des Ausgangs des Zählers ist.
  • Die Sendeschaltung weist einen Vergleicher auf, dessen Eingänge mit dem Ausgang des Zählers und dem Register zum Vergleich des Registerwerts mit dem Zählwert verbunden sind.
  • Die Sendeschaltung weist eine Kontrollschaltung auf, deren Eingang mit dem Vergleicher und deren Ausgang mit dem Zähler zur Steuerung eines Zählvorgangs in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis des Vergleichers verbunden sind.
  • Vorzugsweise ist die Sendeschaltung zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens ausgebildet und eingerichtet.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verwendung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
  • Demzufolge ist eine Verwendung eines Zählers und eines Registers und eines Vergleichers vorgesehen. Der Zähler, das Register und der Vergleicher werden verwendet zum stufenförmigen Erhöhen einer Verstärkung eines Leistungsverstärkers eines Funknetzes vor dem Senden von Daten ausgehend von einer kleinsten Verstärkung durch Zählen mittels des Zählers bis ein Zählwert des Zählers einen im Register gespeicherten Registerwert erreicht und zum stufenförmigen Vermindern der Verstärkung des Leistungsverstärkers nach dem Senden der Daten durch Zählen mittels des Zählers bis ein der kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers zugeordneter Zählwert erreicht wird.
  • Die im Folgenden beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf die Sendeschaltung als auch auf das Verfahren als auch auf die Verwendung. Dementsprechend ist die Sendeschaltung vorzugsweise zur Durchführung der Verfahrensschritte ausgebildet und eingerichtet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird nach einem Einschalten des Leistungsverstärkers vor der schrittweisen Erhöhung der Verstärkung ein Signaleingang des Leistungsverstärkers mit einem Ausgang eines Treibers verbunden. Bevorzugt wird zur Verbindung des Signaleingangs des Leistungsverstärkers mit dem Ausgang des Treibers eine Dämpfung kontinuierlich verringert.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Sendeschaltung ein steuerbares Dämpfungsglied auf, das zur Verbindung, insbesondere zur kontinuierlichen Dämpfung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist ein Signaleingang des Leistungsverstärkers über ein steuerbares Dämpfungsglied mit einem Ausgang eines Treibers verbunden.
  • Vorzugsweise weist das Dämpfungsglied einen steuerbaren Widerstand auf. Vorteilhafterweise weist das Dämpfungsglied einen Feldeffekttransistor auf.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dämpfungsglied zur kontinuierlichen Veränderung einer Dämpfung ausgebildet und zur Steuerung der Dämpfung mit der Kontrollschaltung verbunden.
  • In einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kontrollschaltung zur Steuerung einer Zählrichtung eingerichtet und mit dem Zähler zur Steuerung der Zählrichtung verbunden ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Register derart ausgebildet und verbunden ist, dass der Registerwert programmierbar ist. Hierzu weist die Sendeschaltung eine Verbindung mit dem Register, vorteilhafterweise eine Schnittstelle auf.
  • Die zuvor beschriebenen Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination besonders vorteilhaft. Dabei können sämtliche Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Einige mögliche Kombinationen sind in der Beschreibung jedes Ausführungsbeispiels der Figuren näher erläutert. Die dort dargestellten Möglichkeiten von Kombinationen der Weiterbildungsvarianten sind jedoch nicht abschließend.
  • Im Folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert.
    • Dabei zeigen
    • Fig. 1
    einen schematischen Blockschaltplan einer Sendeschaltung;
    Fig. 2
    einen schematischen Schaltplan eines Leistungsverstärkers; und
    Fig. 3
    ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt einen schematischen Blockschaltplan einer Sendeschaltung eines Knotens eines Funknetzes. Die Sendeschaltung weist einen Leistungsverstärker (PA - engl. Power Amplifier) 100 auf, dessen Leistungsausgang 105 mit einem Ausgang 10 der Sendeschaltung verbunden ist. An dem Ausgang 10 der Sendeschaltung, der beispielsweise als Pad ausgebildet sein kann, ist eine Antenne 1 anschließbar. Dabei ist die Antenne 1 nicht unbedingt Bestandteil der Sendeschaltung.
  • Der Leistungsverstärker 100 ist zur Verstärkung des zu sendenden Signals ausgebildet. Zur Einstellung der Verstärkung weist der Leistungsverstärker mehrere steuerbare Teilverstärker 110, 120, 130, 140 mit zugehörigen Steuerleitungen 101, 102, 103 respektive 104 auf. Die steuerbaren Teilverstärker 110, 120, 130, 140 sind beispielsweise für eine lineare, stufenförmige Verstärkungseinstellung ausgebildet. Alternativ kann auch eine nichtlineare, beispielsweise logarithmische Verstärkungseinstellung vorgesehen sein. Weiterhin weist der Leistungsverstärker 100 noch einen weiteren Steuereingang 107 zur Einschaltung beziehungsweise Abschaltung der Verstärkung des Leistungsverstärkers 100 auf.
  • Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein Signaleingang 106 des Leistungsverstärkers 100 über ein steuerbares Dämpfungsglied 700 mit dem Ausgang 602 eines schaltbaren Treibers (BUF - engl. Buffer) 600 verbunden. Der Eingang des Treibers 600 ist mit einem Modulator 800 verbunden, der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als PLL (engl. Phase Locked Loop) ausgebildet ist. Im Sendebetrieb werden Daten D vom Modulator 800 moduliert und gelangen als moduliertes, zu sendendes Signal über den Treiber 600 und über das auf geringste Dämpfung eingestellte Dämpfungsglied 700 zum Eingang 106 des Leistungsverstärkers 100, werden im Leistungsverstärker 100 verstärkt und zur Antenne 1 ausgegeben.
  • Die Sendeschaltung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 weist einen Zähler (CT - engl. Counter) 200 auf, dessen Ausgangsleitungen 211, 212, 213, 214 mit den Steuerleitungen 101, 102, 103 respektive 104 des Leistungsverstärkers 100 verbunden sind. An einen Takteingang des Zählers 200 ist ein Taktsignal clk angelegt. Durch die Verbindung des Ausgangs des Zählers 200 mit dem Steuereingang des Leistungsverstärkers 100 kann die Verstärkung durch Zählen verändert werden. Weiterhin sind die Ausgangsleitungen 211, 212, 213, 214 mit Eingangsleitungen 311, 312, 313, 314 eines Vergleichers (CP) 300 verbunden. Weitere Eingangsleitungen 321, 322, 323, 324 des Vergleichers 300 sind mit Ausgangsleitungen 411, 412, 413, 414 eines Registers (REG) 400 verbunden. Der Vergleicher 300 ist zum Vergleich eines Zählwertes n des Zählers 300 mit einem Registerwert reg des Registers 400 ausgebildet. Der Zählwert n hat dabei eine Bit-breite von vier Bit n1, n2, n3 und n4. Ebenfalls hat das Register eine Bit-breite von vier Bit reg1, reg2, reg3 und reg4.
  • Das Vergleichsergebnis wird am Ausgang 301 des Vergleichers 300 ausgegeben und gelangt an einen mit dem Ausgang 301 verbundenen Eingang 501 einer Kontrollschaltung 500. Die Ausgänge 502, 503 und 504 der Kontrollschaltung 500 sind mit dem Zähler 200 zur Steuerung des Zählers 200 verbunden. Am Ausgang 502 kann die Kontrollschaltung 500 ein Rücksetzsignal (engl. reset) r ausgeben um den Zähler 200 zurückzusetzen. Am Ausgang 503 kann die Kontrollschaltung 500 ein Aktivierungs-Signal (engl. enable) en ausgeben um einen Zählvorgang des Zählers 200 zu starten bzw. zu stoppen. Am Ausgang 504 kann die Kontrollschaltung 500 ein Richtungssignal (engl. up-down) u-d ausgeben um eine Zählrichtung des Zählers 200 einzustellen. Weiterhin weist die Kontrollschaltung 500 den Ausgang 505 zum Einschalten und Ausschalten der Verstärkung des Leistungsverstärkers 100 mittels des Steuersignals SPA auf, der mit einem Steuereingang 107 des Leistungsverstärkers 100 verbunden ist. Weiterhin weist die Kontrollschaltung 500 den Ausgang 506 zur Ausgabe der Steuerspannung Us auf, der mit einem Steuereingang (Gate) des als NMOS-Feldeffekttransistor ausgebildeten Dämpfungsglieds 700 zur Einstellung der Dämpfung verbunden ist. Weiterhin weist die Kontrollschaltung 500 den Ausgang 507 zum Einschalten und Ausschalten des Treibers 600 mittels des Steuersignals SBUF auf, der mit einem Steuereingang des Treibers 600 verbunden ist.
  • Die Sendeschaltung weist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine oder mehrere Schnittstellen zu einer Recheneinheit, beispielsweise einem Mikrocontrollerkern 900 auf. Die Sendeschaltung ist über die Schnittstelle/Eingang 401 des Registers 400 programmierbar, indem der Registerwert reg in das Register 400 über die Schnittstelle 401 schreibbar ist. Zum Programmieren des Registerwerts reg im Register 400 kann zunächst eine benötigte Verstärkung durch Messen einer in einem Empfangsknoten empfangenen Feldstärke ermittelt werden. Nachfolgend wird ein zur benötigten Verstärkung korrespondierender Registerwert reg im Register 400 gespeichert.
  • Eine Ausgestaltungsvariante eines Leistungsverstärkers 100 ist als schematischer Schaltplan in Fig. 2 dargestellt. Alle der Verstärkung dienenden Transistoren 109, 111, 121, 122, 131, 132, 133, 134, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147 und 148 sind mit dem Signaleingang 106 und dem Leistungsausgang 105 des Leistungsverstärkers 100 verbunden. Die geringste Verstärkung ist dabei durch den Transistor 109 festgelegt. Dem Teilverstärker 110 ist der Transistor 111 zugeordnet, dessen Source über den Steuertransistor 119 mit Masse GND verbindbar ist. Der Teilverstärker 120 weist zwei Transistoren 121 und 122 zur Verstärkung auf, deren jeweilige Source über den Steuertransistor 129 mit Masse GND verbindbar ist. Der Teilverstärker 130 weist vier Transistoren 131 bis 134 zur Verstärkung auf, deren jeweilige Source über den Steuertransistor 139 mit Masse GND verbindbar ist. Der Teilverstärker 140 weist acht Transistoren 141 und 148 zur Verstärkung auf, deren jeweilige Source über den Steuertransistor 149 mit Masse GND verbindbar ist. Die jeweils zur Verstärkung beitragenden Transistoren 109 bis 148 sind zueinander parallel geschaltet und wirken auf dieselbe Last 150. Die Last 150 ist vorzugsweise als Induktivität ausgebildet. Alternativ kann die Last 150 auch als passiver oder aktiver Widerstand oder als Stromquelle ausgebildet sein. Durch die Anzahl der Transistoren je Teilverstärker wird eine binäre Wichtung erzielt.
  • Die Steuereingänge der Steuertransistoren 119 bis 149 sind mit den Steuerleitungen 101 bis 104 respektive verbunden. Der Leistungsausgang 105 ist über die Last 150 mit einem positiven Versorgungsspannungsanschluss V+ verbunden. Der Signaleingang 106 kann mittels des Steuertransistors 160 mit Masse GND kurzgeschlossen werden, um die Verstärkung des Leistungsverstärkers 100 abzuschalten.
  • In Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur schematischen Darstellung eines Verfahrensablaufs zum Senden in einem Funknetz.
  • Nach dem Start liegt in einem 1. Verfahrensschritt Daten D zum Senden (TX) vor. Dabei wird der Leistungsverstärker 100 in den Zustand "eingeschaltet" (PAE) und ebenfalls der Treiber 600 in den Zustand "eingeschaltet" (BUFE) versetzt. Im 2. Schritt wird der Leistungsverstärker (PA) 100 mit dem Treiber (BUF) 600 durch kontinuierliche Verringerung der Dämpfung durch das Dämpfungsglied 700 verbunden. Am Eingang des Treibers 600 und damit am Eingang 106 des Leistungsverstärkers 100 liegt während der kontinuierlichen Verringerung der unmodulierte Träger fLO (ohne Daten D) an. Das Trägersignal erscheint mit einer geringen Leistung am Ausgang 10.
  • Der Leistungsverstärker 100 wird mit einem einer kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers 100 zugeordnetem Zählwert n = 0 bzw . n ⁢ 1 n ⁢ 2 ⁢ n ⁢ 3 | n ⁢ 4 = 0 0 ⁢ 0 | 0
    Figure imgb0001
     durch den Zähler 200 gesteuert. Hierzu kann die Kontrollschaltung 500 durch das Rücksetzsignal r den Zähler 200 zurücksetzen.
  • Danach wird die Verstärkung schrittweise durch Zählen erhöht. Im 3. Schritt wird hierzu n um Eins (n + 1) auf n = 1 (0001) durch das Taktsignal clk am Takteingang des Zählers 200 erhöht. Im 4. Schritt wird der Zählwert n mit einem Registerwert reg im Register 400 durch den Vergleicher 300 verglichen. Entspricht der Zählwert n nicht dem Registerwert reg wird erneut im 3. Schritt der Zählwert n um eins erhöht. Entspricht der Zählwert n dem Registerwert reg erfolgt im 5. Schritt eine Übertragung (TX) von Daten D, die mittels eines vom Leistungsverstärker 100 verstärkten Sendesignals übertragen werden.
  • Nach dem Übertragen der Daten D wird im 6. Schritt der Zählwert n durch Rückwärtszählen um Eins verringert (n - 1). Somit wird die Verstärkung schrittweise durch Zählen solange verringert, bis der der kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers 100 zugeordnete Zählwert n = 0 im 7. Schritt erreicht wird. Darauf folgend wird im 8. Schritt die Signalverbindung zwischen Leistungsverstärker (PA) 100 und Treiber (BUF) 600 nach kontinuierlicher Erhöhung der Dämpfung durch das Dämpfungsglied 700 unterbrochen. Danach werden der Leistungsverstärker 100 und der Treiber 600 in den "abgeschalteten" Zustand (PAA, BUFA) versetzt. Hierzu wird der Signaleingang 106 durch Öffnen des Transistors 160 mit Masse GND kurzgeschlossen. Sollen weitere Daten D gesendet werden, kann das Verfahren im 1. Schritt fortgesetzt werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungsvarianten der Figuren beschränkt. Beispielsweise ist es möglich anstelle der NMOS-Feldeffektransistoren des Leistungsverstärkers 100 in Fig. 2 eine komplementäre Schaltung mit PMOS-Feldeffektransistoren zu verwenden. Auch ist es möglich NMOS-Feldeffektransistoren und PMOS-Feldeffektransistoren zu verschalten und den Leistungsverstärker als Push-Pull-Stufe auszubilden. Die Funktionalität der Sendeschaitung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und des Ablaufdiagramms gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird besonders vorteilhaft für ein Funknetz des Industrie-Standards IEEE 802.15.4 verwendet.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antenne
    10
    Ausgang, Pad
    100, PA
    Leistungsverstärker
    101, 102, 103, 104, 107
    Steuereingang
    105
    Leistungsausgang
    106
    Signaleingang
    110, 120, 130, 140
    Teilverstärker
    109, 111, 119, 121, 122, 129, 131,
    NMOS-Feldeffekttransistor
    132, 133, 134, 139, 141, 142, 143, 144,
    145, 146, 147, 148, 149, 160 150
    Last, Induktivität, Widerstand
    200, CT
    Zähler
    211, 212, 213, 214, 301, 411, 412,
    Ausgang
    413, 414, 502, 503, 504, 505,
    506, 507, 602 300, CP
    Vergleicher
    311, 312, 313, 314, 321, 322, 323,
    Eingang
    324,401,501 400, REG
    Register
    500, CTRL
    Kontrollschaltung
    600, BUF
    Treiber
    700
    Dämpfungsglied, NMOS-Transistor
    800, PLL
    Modulator
    900
    Recheneinheit, Mikrocontrollerkern
    GND
    Masse
    V+
    Versorgungsspannungsanschluss
    clk
    Taktsignal
    D
    Daten
    fLO
    Trägersignal
    n, n1, n2, n3, n4
    Zählwert
    reg, reg1, reg2, reg3, reg4
    Registerwert
    SPA, SBUF, US, u-d, en, r
    Steuersignal

Claims (9)

  1. Verfahren zum Senden in einem Funknetz,
    - bei dem ein (mit einer Antenne (1) verbindbarer) Leistungsverstärker (100) mit einem einer kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers (100) zugeordnetem Zählwert (n = 0) gesteuert wird,
    - bei dem danach die Verstärkung schrittweise durch Zählen solange erhöht wird bis der Zählwert (n) einem in einem Register (400) gespeicherten Registerwert (reg) entspricht,
    - bei dem danach Daten (D) durch ein mittels des Leistungsverstärkers (100) verstärktes Sendesignal übertragen werden, und
    - bei dem nach dem Übertragen der Daten (D) die Verstärkung schrittweise durch Zählen solange verringert wird bis der der kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers (100) zugeordnete Zählwert (n = 0) erreicht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach einem Einschalten des Leistungsverstärkers (100) vor der schrittweisen Erhöhung der Verstärkung ein Signaleingang (106) des Leistungsverstärkers (100) mit einem Ausgang (602) eines Treibers (600) verbunden wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem zur Verbindung des Signaleingangs (106) des Leistungsverstärkers (100) mit dem Ausgang (602) des Treibers (600) eine Dämpfung kontinuierlich verringert wird.
  4. Sendeschaltung eines Funknetzes
    - mit einem Leistungsverstärker (100), der mit einer Antenne (1) verbindbar ist,
    - mit einem Zähler (200), dessen Ausgang (211, 212, 213, 214) mit einem Steuereingang (101, 102, 103, 104) des Leistungsverstärkers (100) zur Ausgabe eines Zählwerts (n) zur Steuerung der Verstärkung des Leistungsverstärkers (100) verbunden ist,
    - mit einem Register (400) zur Speicherung eines Registerwerts (reg),
    - mit einem Vergleicher (300), dessen Eingänge (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) mit dem Ausgang (211, 212, 213, 214) des Zählers (200) und dem Register (400) zum Vergleich des Registerwerts (reg) mit dem Zählwert (n) verbunden sind,
    - mit einer Kontrollschaltung (500), deren Eingang (501) mit dem Vergleicher (300) und deren Ausgang (502, 503, 504) mit dem Zähler (200) zur Steuerung eines Zählvorgangs in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis des Vergleichers (300) verbunden sind.
  5. Sendeschaltung nach Anspruch 4, bei der die Kontrollschaltung (500) zur Steuerung einer Zählrichtung (u-d) eingerichtet und mit dem Zähler (200) verbunden ist.
  6. Sendeschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Signaleingang (106) des Leistungsverstärkers (100) über ein steuerbares Dämpfungsglied (700) mit einem Ausgang (602) eines Treibers (600) verbunden ist.
  7. Sendeschaltung nach Anspruch 6, bei der das Dämpfungsglied (700) zur kontinuierlichen Veränderung einer Dämpfung ausgebildet und zur Steuerung der Dämpfung mit der Kontrollschaltung (500) verbunden ist.
  8. Sendeschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der der Registerwert (reg) programmierbar ist.
  9. Verwendung eines Zählers (200) und eines Registers (400) und eines Vergleichers (300) zum stufenförmigen Erhöhen einer Verstärkung eines Leistungsverstärkers (100) eines Funknetzes vor dem Senden von Daten (D) ausgehend von einer kleinsten Verstärkung durch Zählen mittels des Zählers (200) bis ein Zählwert (n) des Zählers (200) einen im Register (400) gespeicherten Registerwert (reg) erreicht und zum stufenförmigen Vermindern der Verstärkung des Leistungsverstärkers (100) nach dem Senden der Daten durch Zählen mittels des Zählers (200) bis ein der kleinsten Verstärkung des Leistungsverstärkers (100) zugeordneter Zählwert (n = 0) erreicht wird.
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